花椒園對(duì)套作蓮花白生長(zhǎng)及生理特性的影響

李春梅，汪揚(yáng)媚，阿約扯貴，祝銘謙，劉永勝

（1.涼山彝族自治州林業(yè)草原科學(xué)研究院，四川 涼山 615000；2.涼山彝族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 涼山 615000；3.涼山州森林木綠化有限責(zé)任公司，四川 涼山 615000）

花椒為蕓香科花椒屬落葉小喬木，耐旱喜陽(yáng)，分布在山西、河北、陜西、云南、四川等地區(qū)，分布廣泛，在我國(guó)東北南部、五嶺北坡、西藏東南地區(qū)均有栽培。

受市場(chǎng)價(jià)格影響，近幾年四川省涼山彝族自治州（以下簡(jiǎn)稱涼山州）花椒栽培面積擴(kuò)大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，涼山州現(xiàn)有花椒面積約為136 460 hm2，投產(chǎn)面積81 062.3 hm2，盛果期面積36 439.4 hm2，盛產(chǎn)面積僅為總面積的26.70%，涼山州花椒投產(chǎn)面積平均產(chǎn)鮮花椒僅5 670 kg/hm2左右，千粒重僅有9.87 g/hm2，與漢源縣花椒差距較大，經(jīng)濟(jì)收入差額達(dá)18 萬元/hm2。

花椒的單一大規(guī)模種植在一定年限后會(huì)出現(xiàn)一些生態(tài)環(huán)境問題，包括群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、土壤板結(jié)、土壤肥力降低、生物多樣性減少、水土流失較重等。另外，花椒純林表現(xiàn)出的樹體生長(zhǎng)不良、樹勢(shì)過早衰退、產(chǎn)量下降等問題同樣困擾著農(nóng)戶。因此，要解決大面積種植帶來的惡劣影響，應(yīng)采用適宜可持續(xù)發(fā)展的花椒農(nóng)林復(fù)合種植模式，維護(hù)園地生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)花椒經(jīng)濟(jì)林健康可持續(xù)發(fā)展［1-2］。

研究花椒樹及其凋落物的化感作用多采用水浸法，粉碎凋落物后浸提，培養(yǎng)種子和幼苗，觀察形態(tài)指標(biāo)和初期種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的抗性生理反應(yīng)。這種單一變量的處理方式可能會(huì)使自然狀態(tài)下產(chǎn)生的化感物質(zhì)進(jìn)一步集中，也可能會(huì)與花椒林實(shí)際化感效應(yīng)存在差異。盆栽試驗(yàn)缺乏真實(shí)的林下環(huán)境，相比大田試驗(yàn)，其研究結(jié)果能為生產(chǎn)實(shí)踐提供更有力的理論支撐，能得出更準(zhǔn)確的結(jié)果，更具參考和推廣價(jià)值。文章以蓮花白為研究對(duì)象，利用大田試驗(yàn)，探索花椒林中復(fù)合種植植物在自然狀態(tài)下的生長(zhǎng)狀況，研究花椒中的化感物質(zhì)對(duì)蓮花白的作用機(jī)理，以期推動(dòng)花椒園區(qū)的生態(tài)運(yùn)作及其可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)田位于西昌市普詩(shī)鄉(xiāng)四呷村一組，東經(jīng)102°25′47.54″，北緯27°51′54.82″，海拔2 036 m，屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.5 ℃，年平均相對(duì)濕度61%，年平均降水量1 100 mm，年總?cè)照諘r(shí)數(shù)1 627～2 562 h，無霜期230～306 d。

1.2 供試材料

蓮花白種子購(gòu)自涼山州的園藝公司，2018 年5—6 月經(jīng)過催芽處理后，播種于200 穴的育苗盤中（2.4 cm×2.4 cm），待其生長(zhǎng)適應(yīng)30 d 后選健壯的幼苗移栽，確保株高、莖粗基本一致。供試土壤為當(dāng)?shù)剞r(nóng)耕土壤表層（0～20 cm），土壤基本理化性質(zhì)如表1、表2 所示。

表1 供試土壤性質(zhì)

表2 供試土壤元素含量

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采取單因子隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)的方式。由于花椒多種于山坡、丘陵地帶，試驗(yàn)田小區(qū)很難保證統(tǒng)一尺寸。以6 m×2 m 為參考，精準(zhǔn)測(cè)量設(shè)置的小區(qū)面積，設(shè)置冠幅邊緣（X1）、花椒冠幅內(nèi)（X2）以及無花椒樹（CK）三因子試驗(yàn)。本試驗(yàn)中花椒冠幅約為3 m，定義2～3 m 為花椒樹冠幅邊緣（X1），花椒樹下2 m 內(nèi)為花椒冠幅內(nèi)（X2）。蓮花白的種植行距與間距均為40 cm。2021 年8 月29 日移苗，利用HH2 便攜式土壤水分測(cè)定儀（mL2x，GBR）監(jiān)測(cè)土壤含水量，使土壤含水量控制在80%左右。分別于移苗后20 d（9 月18 日幼苗期）、30 d（9 月28 日蓮座期）、40 d（10 月8 日結(jié)球期）取樣測(cè)定不同處理?xiàng)l件下蓮花白的生長(zhǎng)、生理指標(biāo)，待花椒采收時(shí)測(cè)定產(chǎn)量及千粒重。

1.4 指標(biāo)測(cè)定及方法

1.4.1 形態(tài)指標(biāo)

植株移栽時(shí)，用精確到0.1 cm 的直尺測(cè)量株高，用精確到0.01 mm 的游標(biāo)卡尺測(cè)量地徑，以后每隔7 d 測(cè)量一次株高和地徑，到盛花期時(shí)計(jì)算株高和地徑增加量（n=5）。

1.4.2 生物量測(cè)定

參考相關(guān)學(xué)者的方法測(cè)定植株盛花期的生物量。將植物采收后分成地上和地下2 個(gè)部分，用蒸餾水漂洗干凈，放入105 ℃的烘箱內(nèi)殺青0.5 h，然后置于75 ℃的環(huán)境中烘干至恒重，接著用精度為0.000 1 g 的電子天平稱生物量。

1.4.3 蓮花白葉片抗性生理的測(cè)定

樣品提?。喝∩徎ò兹~片，用去離子水洗凈后用潔凈的濾紙將葉片表面水分吸凈，用電子天平稱取蓮花白鮮樣0.100 0 g 于預(yù)冷的研缽中，加預(yù)冷的0.05 mol/L 磷酸緩沖液8 mL（pH 值7.8），在冰浴上研磨成勻漿，用磷酸緩沖液將研缽沖洗干凈，將清洗液轉(zhuǎn)移至離心管內(nèi)，在4 ℃下15 000 r/min 離心15 min 后靜置，取上清液待測(cè)。

超氧化物歧化酶（SOD）活性：取上清液50 μL，參照Chen（2015）的方法測(cè)定。SOD 活性以抑制NBT光化還原的50%為1 個(gè)酶活性單位表示，SOD 總活性=SOD 總活性/蛋白質(zhì)總濃度。

過氧化物酶（POD）活性：比色杯中加入上清液1 mL，參考Zhang 等（2020）的方法測(cè)定。

過氧化氫酶（CAT）活性：取20 mL 試管，移取緩沖液1.5 mL、酶提取液0.2 mL 和蒸餾水1 mL 于其中，參考Fang（2019）的方法測(cè)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用微軟Excel 2010 初步整理數(shù)據(jù)，利用SPSS 20.0 軟件（SPSS Inc.，USA）統(tǒng)計(jì)分析，利用Shapiro-Wilk 法對(duì)數(shù)據(jù)分布進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。若通過，進(jìn)一步采用Levene 法進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)以及各處理或各指標(biāo)的單因素方差分析（方差齊采用LSD 法進(jìn)行多重比較，若方差不齊則采用Tamhane法進(jìn)行多重比較，顯著性水平設(shè)定為0.05）；若未通過，采用非參數(shù)測(cè)試（克魯斯克—瓦利斯法）。利用OriginPro 2019 軟件制圖，采用微軟Excel 2010制表。

衡量花椒對(duì)蓮花白的化感作用，用威拉姆森提出的敏感指數(shù)RI作為衡量指標(biāo)，如下式。

式中：T為處理值，C為對(duì)照值，當(dāng)RI＞0 為促進(jìn)作用，RI＜0 為抑制作用，RI的絕對(duì)值代表化感作用強(qiáng)度的大小。其作用強(qiáng)度用SPSS 17.0（SPSS Inc.，USA）分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行One-way ANOVA 分析，若差異顯著（P＜0.05），采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果分析

2.1 對(duì)蓮花白形態(tài)生長(zhǎng)的影響

蓮花白球葉數(shù)及地上部分鮮重的變化如表3所示。由于花椒樹的影響，出現(xiàn)離花椒樹距離越近抑制趨勢(shì)越明顯的情況（p＜0.05）。20 d 時(shí)X1、X2處理的蓮花白球葉數(shù)較CK 無顯著差異（p＞0.05），但地上部分鮮重較CK 處理表現(xiàn)為顯著降低趨勢(shì)，較CK 處理分別降低了13%和23%。30 d 和40 d時(shí)，X1 和X2 處理蓮花白球葉數(shù)及生物量與CK 相比均為顯著減少。隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，花椒樹對(duì)蓮花白球葉數(shù)及鮮重的抑制作用呈更明顯的趨勢(shì)。40 d 時(shí)，X2 球葉數(shù)和鮮重的化感抑制指數(shù)最高，分別為-0.36 和-0.30，說明在花椒樹冠幅內(nèi)，花椒樹降低了蓮花白生物量的積累，對(duì)蓮花白的生長(zhǎng)表現(xiàn)為抑制作用。

表3 不同條件下蓮花白的球葉數(shù)、地上部分鮮重

2.2 對(duì)花椒籽粒產(chǎn)量的影響

由表4 可以看出，與蓮花白球葉數(shù)和地上部分鮮重不同，花椒樹下復(fù)合種植蓮花白會(huì)顯著提高花椒千粒重，且在X1、X2 處達(dá)到顯著水平（p＜0.05），X1、X2 處理花椒千粒重較CK 分別增加了20.88%、30.93%，說明花椒樹下套作蓮花白不僅有一定蓮花白產(chǎn)出，更能提高花椒產(chǎn)量。

表4 不同條件下的花椒千粒重

2.3 對(duì)抗氧化酶活性的影響

由圖1 可以看出，花椒樹對(duì)蓮花白SOD 活性的影響隨著距離花椒樹越近呈現(xiàn)出顯著的升高趨勢(shì)。在蓮花白生長(zhǎng)初期（20 d），僅X2 處理較CK 顯著增加了16.01%，X1 和X2 處理隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。處理末期（40 d），X1 和X2 處理較CK 增加了30.86%和48.32%。

圖1 不同處理對(duì)蓮花白球抗氧化酶和丙二醛含量的影響

蓮花白POD 活性相比于SOD 活性表現(xiàn)更為敏感。在處理初期（20 d），X1 和X2 處理較CK 表現(xiàn)為顯著的升高趨勢(shì)，分別增加了23.02%和42.37%，POD 活性增加的趨勢(shì)一直保持到蓮花白生長(zhǎng)末期。

類似于SOD 活性和POD 活性的表現(xiàn)，蓮花白CAT 活性與花椒樹的距離也成正比，花椒樹下種植的蓮花白CAT 活性比空白地帶種植的蓮花白高。移栽40 d 后，X1 和X2 處理蓮花白CAT 活性較CK處理顯著提高，高達(dá)242.07%和394.72%。

綜上可知，花椒樹下的蓮花白葉片抗氧化酶活性（SOD、POD 和CAT 酶活性）整體表現(xiàn)為促進(jìn)作用，可能與花椒樹化感作用脅迫下蓮花白抗氧化酶系統(tǒng)被激活有關(guān)。

2.4 對(duì)蓮花白丙二醛含量的影響

由圖1 可知，20 d 時(shí)僅X1 處理MDA 含量相比于CK 顯著升高，隨著蓮花白生長(zhǎng)，30 d 和40 d 時(shí)，X1 和X2 處理MDA 含量與CK 相比均表現(xiàn)為顯著升高趨勢(shì)。X2 處理較CK 增加了175.19%和452.01%，且達(dá)到極顯著水平（p＜0.05），說明花椒樹冠幅下種植蓮花白會(huì)導(dǎo)致蓮花白葉片膜脂過氧化，對(duì)于蓮花白生長(zhǎng)表現(xiàn)為抑制作用。

3 結(jié)論

花椒與作物復(fù)合種植模式可優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的全面提升。椒園復(fù)合種植不僅可以形成園區(qū)良好的生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)花椒生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，可提高花椒產(chǎn)量，但花椒樹冠幅下蓮花白種植的抑制作用比較明顯，因此建議在花椒樹冠幅的邊緣栽植。

4 討論

各處理蓮花白超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性表現(xiàn)出不同程度的增強(qiáng)，但蓮花白葉片中丙二醛（MDA）含量表現(xiàn)為顯著的升高，尤其表現(xiàn)在花椒樹冠幅下種植的蓮花白葉片中，可能是因?yàn)榧词筍OD、POD 和CAT 活性有所升高，仍不能有效清除多余的H2O2，導(dǎo)致膜脂過氧化，造成細(xì)胞膜系統(tǒng)破壞，繼而影響蓮花白生長(zhǎng)。王啟等（2021）［3］利用花椒葉浸提液試驗(yàn)紫云英種子所得結(jié)果相似。Radwan 等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，化感物質(zhì)中的一些多酚類化合物會(huì)破壞細(xì)胞膜的功能，可能是受體植物的保護(hù)酶活性會(huì)受到化感物質(zhì)影響，導(dǎo)致活性氧增高，從而破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。在這項(xiàng)試驗(yàn)中，種植在花椒樹冠幅的蓮花白葉片MDA 含量明顯增加，表明這種種植方式對(duì)蓮花白葉片的細(xì)胞膜有明顯的過氧化損害，所以抑制蓮花白生長(zhǎng)的主要原因可能是膜質(zhì)過氧化傷害［4-5］。